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【原创】高三理综实验专题之化学(24)Word版含答案


1. (12 分)某校化学兴趣小组探究 SO2 与 FeCl3 溶液的反应,所用装置如下图所示。

A

B

(1)该小组同学预测 SO2 与 FeCl3 溶液反应的现象为溶液由棕黄色变成浅绿色,然后开始 实验。 步骤① 配制 1 mol· L-1 FeCl3 溶液(未用盐酸酸化) ,测其 pH 约为 1,取少量 装入试管 B 中,加热 A。 FeCl3 溶 液 显 酸 性 的 原 因 是 式: 。 。 写 出 装 置 A 中 产 生 SO2 的 化 学 方 程

(2)当 SO2 通入到 FeCl3 溶液至饱和时,同学们观察到的现象是溶液由棕黄色变成红棕色, 没有观察到丁达尔现象。将混合液放置 12 小时,溶液才变成浅绿色。 【查阅资料】 Fe(HSO3)2+离子为红棕色,它可以将 Fe3+还原为 Fe2+。生成 Fe(HSO3)2+离子 的反应为可逆反应。 解释 SO2 与 FeCl3 溶液反应生成红棕色 Fe(HSO3)2+离子的原因: 写出溶液中 Fe(HSO3)2+离子与 Fe3+反应的离子方程式: 。 。

(3)为了探究如何缩短红棕色变为浅绿色的时间,该小组同学进行了步骤③的实验。 步骤② 往 5 mL 1 mol· L-1 FeCl3 溶液中通入 SO2 气体, 溶液立即变为红棕色。 微热 3 min,溶液颜色变为浅绿色。 步骤③ 往 5 mL 重新配制的 1 mol· L-1 FeCl3 溶液 (用浓盐酸酸化) 中通入 SO2 气体,溶液立即变为红棕色。几分钟后,发现溶液颜色变成浅绿色。 用铁氰化钾溶液检验步骤②和步骤③所得溶液中的 Fe2+,其现象为 (4)综合上述实验探究过程,可以获得的实验结论: I.SO2 与 FeCl3 溶液反应生成红棕色中间产物 Fe(HSO3)2+离子; II.红棕色中间产物转变成浅绿色溶液是一个较慢的过程; III. 。 。

2. (共 6 分)金属 Na 、Mg、 Al 有广泛的应用。
1

(1)周期表中 Na、Mg、Al 所在周期是



(2)为比较 Na、Mg、Al 的金属性,进行了如下实验: 实验 1:各取 1.0 g 金属钠和镁,分别加入到 5 mL 水中,钠与水反应剧烈,镁与水 反应缓慢。 实验 2:各取 1.0 g 的镁条和铝条,分别加入到 5 mL 1.0 mol/L 盐酸中,镁与盐酸反应剧 烈,铝与盐酸反应较剧烈。 已知:元素金属性强弱可以从其单质与水(或酸)反应置换出氢的难易程度来判断。 由实验 1 和实验 2 得出的结论是 , 用原子结构理论解释: 同周期元素从左到右, 。

(3)Na、Mg、Al 都可以用于制备储氢的金属氢化物。 ① NaH 是离子化合物,能与水发生氧化还原反应生成 H2,该反应的还原剂是 ② NaAlH4 是一种良好的储氢材料。NaAlH4 与水反应的化学方程式是 。 。

3. (10 分)某中药主要含二硫化亚铁(FeS2) ,某学习小组欲用下图所示装置进行实验,测 定其铁、硫元素的质量分数。 (1)装置中,A 为高温灼烧装置,B 为气体吸收装置,C 为检测尾气中是否含有 SO2 的传 感器。取 m g 该中药样品于装置 A 中,经充分反应,使硫元素全部转化为 SO2 和 SO3,在 B 中得到白色沉淀,传感器(装置 C)未检测到 SO2。 样品

① 装置 B 中的 H2O2 反应时表现出了

性。

② 欲计算硫元素的质量分数,需测量的数据 是 。

③ 传感器的工作原理如下图所示。 传感器中阴极的电极反应式是 。

(2)为测定铁元素的质量分数,继续实验。 a.将 A 装置中的剩余固体用足量盐酸酸浸,有少量 H2 产生。充分反应后过滤, 得到黄色滤液;
2

b.向滤液中滴加 TiCl3 溶液,至恰好完全反应,TiCl3 被氧化为 TiO2+; c.用滴定法测定 Fe2+的量,消耗 v mL n mol/LK2Cr2O7 溶液。 ① a 中滤液含有的金属阳离子是 ② b 中反应的离子方程式是 。 。 。

③ c 中 K2Cr2O7 被还原为 Cr3+,样品中铁元素质量分数的数学表示式是 4. (15分)某化学探究小组拟用废铜屑制取Cu(NO3)2: , 并探究其化学性质。 I. 如图, 用浓HNO, 和过量的废铜屑充分反应制硝酸铜溶液。 (1)写出铜与浓硝酸反应的离子方程式 (2)①装置中NaOH溶液的作用是 。 。

②欲从反应后的溶液中得到硝酸铜晶体, 实验操作步骤是 蒸发浓缩、 ③你认为此装置是否合理, 并说明原因 。

、过滤。

如果不合理 ,同时在原装置上改进;如果合理 ,只需说明原因。 ... .. Ⅱ.为了探究 Cu( NO3 )2 的热稳定性,探究小组按下图装置进行实验。 (图中铁架台、 铁夹和加热仪器均略去) 【实验装置】

【实验操作及现象】往试管中放人研细的无水Cu(NO3)2:晶体并加热,观察到试管中 有红棕色气体生成,最终残留黑色粉末;用 U型管除去红棕色气体,在集气瓶中收集到 无色气体。 【解释与结论】

(3)①红棕色气体是


3

②根据现象判断 Cu( NO3 )2 在加热条件下可以分解, 其化学反应方程式为 Ⅲ.利用Cu(NO3)2制备浅绿色的碱式碳酸铜[CuCO3· Cu(OH)2]。 向大试管中加入一定量的碳酸钠溶液和硝酸铜溶液, 水浴加热, 用0.4 mol/L的 NaOH溶液调节pH至8.5,振荡、静置、过滤、洗涤、干燥,得到样品。 【实验数据】反应温度对样品的影响



实验序号 温度/℃ 样品颜色 样品中碱式碳酸铜

1 35 深蓝色

2 50 深蓝色

3 70 浅绿色 x

4 95 暗蓝色 92.0

90.9 的质量分数/%

92.7

2? 2? (4)滤液中可能含有 CO3 ,写出检验 CO3 的方法

。 。

(5)95℃时,样品颜色发暗的原因:____

(6)70C时,实验得到2.38 g样品,取此样品加热至分解完全(杂质不分解) ,得到 1. 76 g固体,此样品中碱式碳酸铜的质量分数是 。

5.(14 分)短周期主族元素 A、B、C、D、E 原子序数依次增大 , A 是元素周期表中原子 半径最小的元素,B 是形成化合物种类最多的元素,C 原子的最外层电子数是次外层电子数 的 3 倍, D 是同周期中金属性最强的元素, E 的负一价离子与 C 的某种氢化物分子含有相同 的电子数。 ⑴A、C、D 形成的化合物中含有的化学键类型为 ⑵已知: ① E-E→2E ② 2A→A-A △H=+a kJ/mol; △H=-b kJ/mol; 。

③ E+A→A-E △H=-c kJ/mol; 写出 298K 时,A2 与 E2 反应的热化学方程式 。

⑶在某温度下容积均为 2L 的三个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温恒容,使
4

之发生反应:2A2(g)+BC(g)

X(g)

△H=-Q kJ/mol(Q>0,X 为 A、B、C 三种元素

组成的一种化合物) 。初始投料与各容器达到平衡时的有关数据如下: 实验 初始投料 平衡时 n(X) 反应的能量变化 体系的压强 反应物的转化率 甲 2 molA2、1 molBC 0.5mol 放出 Q1kJ P1 乙 1 molX n2 吸收 Q2kJ P2 丙 4 molA2、2 molBC n3 放出 Q3kJ P3

?1

?2

?3

①在该温度下,假设甲容器从反应开始到平衡所需时间为 4 min,则 A2 的平均反应速 率 v (A2)= 。 。 (填字母)。

② 计算该温度下此反应的平衡常数 K =

③三个容器中的反应分别达平衡时下列各组数据关系正确的是 A.α1+α2=1 D.P3<2P1=2P2 B.Q1+Q2=Q E.n2<n3<1.0mol C.α3<α1 F.Q3=2Q1

④在其他条件不变的情况下,将甲容器的体积压缩到 1L,若在第 8min 达到新的平衡时 A2 的总转化率为 75%,请在下图中画出第 5min 到新平衡时 X 的物质的量浓度的变化曲线。

A2C + BC2

⑷熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)是一种高温燃料电池,被称为第二代燃料电池,是未来民用 发电的理想选择方案之一,其工作原理如图所示。现以 A2(g)、BC(g)为燃料,以一定比例 Li2CO3 和 Na2CO3 低熔混合物为电解质。写出该碳酸盐燃料电池(MCFC)正极的电极反应 式____________________________。 28.(15 分)资料显示:镁与饱和碳酸氢钠溶液反应产生大量气体和白色不溶物。某同学通过 如下实验探究反应原理并验证产物。 实验 I:用砂纸擦去镁条表面氧化膜,将其放入盛适量滴有酚酞的饱和碳酸氢钠溶液的烧杯
5

中,迅速反应,产生大量气泡和白色不溶物,溶液的浅红色加深。 (1)该同学对反应中产生的白色不溶物做出如下猜测: 猜测 1:白色不溶物可能为 猜测 2:白色不溶物可能为 MgCO3 猜测 3:白色不溶物可能为碱式碳酸镁[xMg(OH)2?yMgCO3] (2) 为了确定产物成份 (包括产生的气体、 白色不溶物及溶液中溶质) , 进行以下定性实验。 请填写表中空白: 实验序号 实验Ⅱ 实 验 实验现象 安静燃烧,火焰 呈淡蓝色 实验Ⅲ 将实验 I 中的白色不溶物滤出、洗 涤,取少量加入足量 实验Ⅳ ② ③ 产生白色沉淀, 溶液红色变浅 白色不溶物中含有 MgCO3 溶液中存在 CO32-离子 结 论 ①

将实验 I 中收集到的气体点燃

气体成分为

取实验Ⅲ中的滤液,向其中加入适 量 ④ 稀溶液

(3)为进一步确定实验 I 中白色不溶物的成分,进行以下定量实验,装置如图所示:

称取干燥、纯净的白色不溶物 4.52 g,充分加热至不再产生气体为止,并使分解产生的气体 全部进入装置 A 和 B 中。实验后装置 A 增重 0.36 g,装置 B 增重 1.76 g。 ①装置 C 的作用是 ②白色不溶物的化学式为 。 ;

(4)根据以上(2)及(3)的定性定量实验,写出镁与饱和碳酸氢钠溶液反应的化学方程式 __________________________________________________________________________。

6

参考答案
1. (10 分,未标分数的空,每空 1 分) (1)Fe3+ + 3H2O Cu + 2H2SO4(浓) (2)H2O + SO2 Fe3+ + HSO3


Fe(OH)3 + 3H+ CuSO4 + SO2↑ + 2H2O H2SO3 H2SO3 H++HSO3


(2 分) (1 分) (共 2 分)

Fe(HSO3)2+(1 分)


Fe3+ + H2O + Fe(HSO3)2+ === 2Fe2+ + SO42 (3)生成蓝色沉淀

+ 3H+

(2 分)

(4)加热、提高 FeCl3 溶液的酸性会缩短浅绿色出现的时间 2.(共 6 分) (1)第三周期(1分) (2)金属性 Na>Mg>Al (1分) 原子半径 逐渐减小 ,失 电子能力逐渐减弱 (1分,答出关键字得分) .. .. . .. (3)①NaH(1分)

(2 分)

②NaAlH4+2H2O=NaAlO2+4H2↑(2 分,反应物和生成物、配平各 1 分) 3.(共 10 分) (1)① 氧化性(2 分) ② B 中沉淀的质量(1 分,其他答案不得分)

③ 2HSO3-+2H++2e-= S2O42-+2H2O(2 分,有错不得分) (2)① Fe3+、Fe2+(2 分,各 1 分,有错不得分) ② Fe3+ + Ti3+ +H2O= Fe2++TiO2+ +2H+(2 分,有错不得分) 33.6nv %1 分) m ( ③ 4. (15分) I. (1) Cu+4H++2NO3 ===Cu2++2NO2 ? +2H20(2 分)


(2)①吸收氮氧化物, 防止污染空气(1分, 合理即可) ②冷却结晶(1分) ③不合理, 密闭体系中立即产生大量气体, 会有安全 隐患(1分) (装置图如右,1分,合理即给分)或 者 合 理 , 慢 慢 挤 压 胶 头 滴 管 控 制 反 应 速 率 , 使 NaOH 溶 液 及 时 吸 收 NO 2
7

(2分,合理即给分) II. (3)①NO2(1分) ②2Cu(N03)2 ? 2Cu0+4N02 ? +02 ? (2分) III.(4)取少量滤液置于试管中, 加入足量稀盐酸, 将产生的气体通入澄清石灰水, 溶液 变浑浊,说明有C032-(2分,合理即给分) (5)含有黑色的氧化铜(2分) (6)93.3%(2分) 5. (14 分,每空各 2 分) ⑴ 离子键、极性键(或共价键) ⑵ H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) △H=(a+b-2c)kJ· mol 1[△H 表示成-(2c-a-b)kJ· mol
- -1

也可]

⑶ ① 0.125mol· L 1· min


-1

② 4 L2/mol2 ④

③ ABD

⑷ O2+4e +2CO2=2CO32




8


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